摘要
近些年来,中国的日益强大是大家有目共睹的，不论是经济上，军事上还是国力上。对我们来说，最容易感受的到便是经济上的，城镇、乡村道路的建设便是最好的体现。但是中国的乡村如此之多，如果每个地方都修建公路，那将是一个巨大的工程。如果我们使用传统的方法，将会花费大量人力、物力和时间，而且现在的公路等级高，路线长，传统的方式和方法根本不适用，这就使得我们不得不寻找新的技术和方法，只有这样才能加快公路建设的步伐，尽早的完善我国基础建设。
测量工作是整个公路修建过程的的重要组成部分，测量工作质量的好坏直接影响设计方案的成败。如今的测量，有着严格的执行标准，只有遵守，才能保证测量工作的数据真实性、可靠性，从而达到要求。GPS技术的应用，对公路勘测来讲是的一次重大的创新,其发展前景巨大。本设计主要研究在如今的公路勘测中,利用GPS静态相对定位技术、GPS实时动态定位技术与快速放样等一整套技术建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、横纵面测量提供依据。
关键词：GPS；静态相对定位；动态定位技术；带状地形图；横纵面测量
前言
俗话说得好，要想富，先修路。由此可见，道路的发展状况在一定的程度上反应着一个国家的经济水平。道路是连接全国各地的桥梁，道路畅通有助于各地之间的往来，便于各种贸易的进行，从而推动我国经济的发展。作为公路中的王者——HB高速公路，更是在经济发展有着举足轻重的地位。HB高速公路拉近了两个地方之间的距离，缩短长途运输的时长，极大地提高了运输效率，从而促进经济的快速发展。
近些年来，我国的公路建设方面进入了井喷式的发展，国家在道路建设中投入了大量的人力、物力，目的就是快速促进我国经济发展，使人们过上富裕的生活。但是HB高速公路建设并不是你想干就能干的，它需要一个过程，在这个工程中还可能需要其他的支持。而且，现在国民的生活水平提高了，越来越多的人拥有了自己的汽车，这就导致公路上的车辆越来越多，紧接而来的就是公路的载重问题。车辆的增多增大了道路的负担，使得交通事故的发生率提高，从安全方面着想，新建设的公路质量必须提高。这就与公路的测量工作挂上了关系。HB高速公路的成功修建离不开精确地测量，只有测量达到要求，才能根据测量结果设计合理的方案，从而保证HB高速公路顺利修建。在HB高速公路建设的全部过程中，测量工作始终都在发挥着其该有的作用，无论是建设公路、架设桥梁还是开凿隧道，他们都需要测量相关的信息，才能动工。当我们进行一条公路修建时，其路线的选定需要测量，其各种控制网的建立也需要测量，还有其他的一些工作也离不开测量。所以说，测量工作是一切的基础，做好了测量工作，任务也就完成了一半。
HB高速公路勘测的实质就是就是利用测量收集一切的信息，并结合相关的资料，为HB高速公路建设设计一条合理的、可行的路线，并请相关的设计人员设计正确的施工方案，使修建的公路安全，耐用。
1 研究方法及步骤
1.1 研究方法
本课题主要是通过对已有资料的的研究与学习，然后结合自己在学校所学到的工程测量、摄影测量、GPS、大地测量学、地图学等基本知识，为HB高速公路的勘测设计可行性方案。
1.2 步骤
HB高速公路属于技术含量比较高工程，与国外发达相比较，我国的测量技术明显有些落后，所以，在我国建设HB高速公路时，许多技术需要向国外学习，然而由于我国的地形复杂，国外的技术并不是都能适用于我国复杂的地形。因此在我国HB高速公路勘测中的，测量工作也与国外大不一样，为了适应我国的地形环境，我们一般将整个过程应分三阶段进行，分为初步测量、技术设计、最终测量三阶段。其中技术设计比较复杂，它要根据测区的实际情况并结合相关的文献、资料，针对性的做出符合测区的技术方案。
采用三阶段设计的公路，其主要的工作分为三步：路线调查、初步测量和最终测量。
路线调查，主要是按照测量内容的需求，对HB高速公路所经区域的气候条件、地质条件进行调查，为公路勘测设计搜集相关资料。
初步测量，根据路线调查的实际情况，去实地进行测量，在路线所有可能通过范围内，测绘带状地形图、纵横断面示意图图，并收集地质、地貌、河流分布、居住地分布等资料，为初步设计提供可靠的信息。
最终测量，把初步测量中的设计方案作为基础，并结合初步测量所搜集到的有关测区自然环境的资料，对初步方案做进一步的优化处理，确定最终的施工路线，并在这条路线上做中线测量和纵、横断面测量等，将测得的数据信息交给设计人员，以便他们设计施工图。
2 路线初步测量
2.1 初步测量的目的、任务及准备工作
2.1.1 初步测量的目的、任务
测量人员按照初步设定的方案以及路线，对实地有价值路线进行勘测，对所测得的数据进行分析，从中选出最佳路线，搜集一切需要的信息，为初步方案的设计做准备。
初步测量的任务是核实初步拟定的路线前进方案，结合实地的地形、隧道、桥涵、路线交叉、其他资料和其他调查工作，进行初步的定线。
中国领土面积大，地形、地质和地貌复杂，不同地方的HB高速公路的修建在方案设计和技术应用的选择上存在存在差异，因此初步测量不可能仅仅采用一种方法进行，而是根据每个地方的实际情况选择一种或多种，但必须达到测量精度标准,符合测量要求。而通常使用的测量方法有两种;“纸上定线”与“现场定线”。“纸上定线”是指通过各种测量测得路线设计需要的数据，在图纸上画出相应的路线，然后根据图纸所画的线路位置，去实地进行测量的方法。“现场定线”是根据实地情况直接确定路线中线或布设导线，钉设加桩，测量高程和纵断面，然后对测量的数据进行研究，并结合已有的地形、地貌水文分布等资料，绘制带状地形图进行初步设计，最终测量时再根据图纸上的划线到实地进行放线测量的方法。
2.1.2 初步测量的准备工作
公路外业测量工作是整个测量工作的重中之重，测量成果的好坏直接影响到能否设计出可行的方案。在外业测量过程中，必须严格按照测量标准测量，这样测量所得的数据才具有真实性、可靠性，从而满足设计要求。
HB高速公路勘测前的准备工作主要是相关资料的收集，保证工程能够进行下去，这是公路建设前期工作的重要组成部分，其目的是综合研究公路工程项目建设的必要性，技术是否可行，经济是否合理，方案是否能够实施等。如果测区拥有大比例尺地形图及航片，将更有利于进行测量方案的研究分析，得到最合理的。
（1）搜集沿线资料
①搜集预定路线沿线的地貌、地形、气候、河流分布等资料；
②搜集测区内各种比例尺地形图，三、四等控制点资料等；
（2）寻找可行路线
对测区现有的地形图或航拍图资料进行研究，确定可行性方案，并从中筛选，拟定勘测方案。
（3）实地调查设计线路
测量前，组织人员去现场进行路线、地貌、地质、河流分布、居住地分布等相关资料的调查以便确定路线方案。
（4）调查其他相关资料
（5）整理搜集的资料
2.2 线路的初步测量
2.2.1 选点打标
按照方案设计中得所选路线，在实地用旗帜标志标出大概位置，特别是关键的转向点，为各种测量等指明方向。在做标记的同时还要选好初步测量导线的点位。点位的选择需要满足下列要求:
（1）为了有利于最终测量，点位最好靠近公路线。（2）导线点位置应设置在高点，这样四周的遮挡物较少且点位不容易被破坏，更加有利于观测。（3）桥梁及隧道中间部分不利于点位的设置，一般将导线点设在两端。（4）为了保证测量精度，导线点间距应取500m左右。
2.2.2 平面控制测量
（1）平面控制网的确定
平面控制网的确定要根据实地的地势、地形而定。如果在地势比较平整地区，可同时布设路线平面控制网构造物和路线平面控制网，这样可以节省不少时间。但如果在山区就不能这样做了，其中涉及到隧道的开凿和桥梁的架设，不同的工程对控制网有着不同的要求，一般我们采用两种网，三角网和导线网。三角网适用于地势平坦但视野较差的地区，导线网适用于地势起伏较大但视野好的地区。
（2）控制网点的布设
首先应将控制网控制点的点位相应的地形图上标记出来，然后根据实地勘测确定点位的具体位置。由于山区地形的复杂,点位的选择必须慎重，尽量定在开阔的地方，避免接收不到GPS卫星信号，隧道中GPS信号容易被遮挡，所以隧道附近的点位设在进出口附近，同时要注意避免点位离线路远的问题，否则会影响隧道的贯通精度。在点位的上方不能有大型物体遮挡，要保证视野开阔，距离能发射大功率电波的建筑远一些，避免被干扰。
（3）控制网的精度测量
控制网初步布设后，需要查看一下其整体的分布情况。一般情况下，除了一些无法更改的地形因素，控制网整体分布较为均均。为了提高整体布局的测量精度，我们需要分析每一个平面控制点的点位参数，有时候测量会出现一定的数据偏差，就是因为这些控制点中存在弱点位。面对这些误差，我们终究是要修正的，否则整个测量过程都将失败。
对于这些误差我们也有相对应的公式对其进行计算，从而修正错误。一般情况下，基线闭合差限差按以下公式计算：
D≤22o[σ=+a2+(bd)2(4)
W≤2n/(5σ)(且W.、W,W.≤n/(5o))(5)
V≤2nσ(且V、VV≤2n/3σ)(6)
式中，n为环的边数;Ds为重复基线测量差值;W为同步环闭合差;Wx为基础的长度参数值；Wy为纵向基准的宽度值;Wz为基础高度的参数值;V为其移动速度值。
根据上面的公式，我们可以计算出公路的基准坐标，进而对全程的平面控制网的定位有一定的了解。
2.2.3 高程测量
（1）设置水准点的要求
1）为了确保测量的正常进行，在测量前，每个高程控制点都需要检查，一旦发现问题，就要及时处理，如果丢失或损坏，及时补测和修复高程控制点。
2）在桥梁和隧道两端应各设1～2个水准点。水准点距最终测量的中线应为50m～300m，水准点间距宜为1km～1.5km。
3）一般情况下，我们用四等水准测量的方法进行高程控制测量。不同的的地形对闭合差的要求也不同。平原或丘陵较少的地区，其闭合差≦20√Lmm，山岭和丘陵多的地区，其闭合差≦25√Lmm。（其中L表示路线的长度）。
（2）支水准点的检测
一般情况下，仅仅有控制点是不够的，需要从控制点往外支水准点。这些水准点在使用前也应逐一检测，以防出现意外，造成重大误差。当其精度符合要求时，使用控制点高程；超出时，采取多次测量求平均值的方法予以更正，并记录。
（3）其他水准点的检测
某些水准点可能受外力影响发生移动、损坏或丢失的情况，需要修理、重设，之后对这些点进行测量，确保其不会再整个测量工作中出现问题。
（4）方法的要求
通常情况下我们只能用水准测量来进行高程的测量。
2.2.4 GPS-RTK在高山速公路控制测量中的应用
（1）GPS技术的优势
如今的公路工程测量不是以前能够相比的，其独有的带状特点对测量技术提出了更高的要求，而且新的测量规范使传统的测量方法已经不能完全的营运其中了。GPS技术它具有定位精度高的特点，而且它比常规的测量手段速度快，并且两点之间不需要必须满足必须通视的条件，还有就是它不怎么受天气条件的影响，这就为测量提供了很大的便利。正是它的这些优点，使得它在控制测量领域得到了广泛的应用，成为一种利用高新技术进行定位的测量方法。
运用常规的测量方法进行平面控制测量时，先是进行导线测量，然后根据最初的设计路线，用经纬仪、水准仪、全站仪等设备测量带状图和纵横断面示意图,再通过控制点进行中线测量等工作。但是在测量时经常遇到一些问题，例如点位应设置在合适的位置以满足各项需求，但有时总差那么一点，还有就是视野的通透问题,这就使测量工作无法顺利进行,测量的结果达不到规范标准,从而影响工程的质量。而GPS技术避免了通视困难这个问题,更重要的是其可以工作一整天都在工作。GPS拥有的测量精度高、作业速度快、无需通视、费用低等特点，使其在公路勘测控制网布设的工作中占有重要的地位。
（2）RTK在公路测量中的应用
RTK是一种差分GPS数据处理方法。其组成主要分为四个部分，包括基准站、移动站、数据链、控制软件。RTK工作时有两个模式供我们选择。一个是CORS模式，该模式工作时只依靠一个移动站就可以了；另一个是传统工作模式，使用这个模式工作时至少需要两台仪器，其中一台仪器作为基准站，另一台做移动站。基准站将相关的坐标信息发送给移动站，移动站通过解算从基准站接收到的信息，从而得到自身所处位置的坐标。
静态定位也称绝对定位，其工作时是将GPS接收机安置在需要勘测的点位上，静等一段时间，这样就可以测出目标点的坐标。采用GPS静态技术布设首级平面控制网《公路全球定位系统(GPS)测量规范规定》。公路工程测量一般采用北京-54大地坐标,这就涉及到坐标系之间的转换问题。因此,在进行施工区的控制网测量时，也要用区域内的国家平面控制点进行测量，两者一起进行，有助于测量成果之间的转化。一旦国家坐标联测点的精度出现误差，控制网之间的转换模型直接将错误的数据带给GPS控制网，GPS控制网的精度将发生巨大偏差，从而导致整个测量工作瘫痪,所以国家坐标联测点必须精度高，数目不能太少，尽量联合测区内多个测量点。GPS动态定位主要是通过载波相位测量技术进行数据传输的,通过基站传输定位数据,对接收到的数据解算,再根据己知的基准站在WGS-84坐标系下的坐标及坐标转换参数,计算待测点的WGS-84坐标及地方坐标系下的平面直角坐标,也称为实时动态定位.
（3）建立基准站
动态定位过程中,基准站是二级控制网定位数据的起算点。由于WGS-84坐标精度对加密控制网的精度有着较大的影响,所以我们一般将基准站架设在首级控制网的控制点上,并且这些控制点一般位于地势较高的地方，这样有利于防止信号被干扰。基准站包括一台GPS接收机、发射天线等设备。基准站确定位置后,安置好仪器,通过手部设置GPS接收机的模式,输入基准站坐标,按下设置键,则该控制点GPS接收机被定义为基准站,随后,接收机开始工作,并通过发射电台信号把接收到的导航定位数据实时传送到流动站的手部中。
（4）设置流动站
流动站将GPS卫星传输的定位数据与基准站传输的定位数据进行解算,结合已知的坐标转换参数,计算出待测点在地方坐标系下的坐标。在待测点位置上架好仪器,连接电台、接收机、手部,确认无误后,打开GPS接收机,开始接收定位数据,通过手部设置GPS接收机为动态定位模式。手部通过电台接收基准站传输的定位信息,再与流动站接收的定位数据联合解算,对计算结果进行坐标转换得到待测点的北京-54坐标。
2.2.5 带状地形测量
HB高速公路初步测量带状地形图应全线贯通测绘，比例尺根据地形的变化而变，平坦地区1:2000~1:5000，困难地区1:1000~1:2000。地物点平面位置中误差在图上不能超过0.6~0.8mm;等高线高程中误差不能超过1/3~1个等高距。在实地测量时，尽量将测站架设于导线点上，这样可以保证测量精度。必要时，可单独设立一个支点，并做好记录。
表2.1带状地形测绘规定
| 绘图比例尺 | 导线每测得测绘宽度 | 等高线间距（m） | 最大实现长度（m） | ||
| 一般地段 | 困难地段 | 垂直角<12度 | 垂直角>=12度 | ||
| 1:10000 | 250–500 | 5 | 10 | 600 | 600 |
| 3.513888889 | 200–300 | 2 | 5 | 450 | 350 |
| 1.430555556 | 100–150 | 1 | 2 | 400 | 300 |
| 0.736111111 | 按需要 | 1 | 1 | 250 | 150 |
| 0.388888889 | 按需要 | 0.5 | 1 | 150 | 80 |
采用“纸上定线”进行初步测量时，线路中线两侧应各测绘200m~350m;采用“现场定线”进行初步测量时，线路中线两侧的宽度减为150m~250m。带状地形测绘的图根点，应利用已有的平面控制点或中线控制桩作测站，当其精度不能满足测量要求时，应按相关规定进行图根控制测量。带状地形测绘的技术要求，应符合《公路勘测规范》中的相关规定。采用“现场定线”进行初步测量时，利用两仪结合的方法，即经纬仪和小平板仪，也可使用大平板仪;还可利用纵、横断面资料，配合仪器去现场进行测绘。有时还可利用现成国家或其他相关部门所测绘的地形图，在实地进行核实，如果实地发生较大变化，应进行重测。
近年来，遥感影像技术的发展使HB高速公路建设有了新的技术突破，许多发达国家已经将其应运在HB高速公路带状地形测量方面，而我国在这一方面还仅仅是处在刚刚探索的阶段。遥感领域里的一项名为LIDAR新技术在测量方面有着重大的贡献，它通过激光来工作，发射的激光经过地面和地面上的目标时会将其影像图反馈回来。这样的方法不仅测量精度高，而且测量人员也无需出外业。
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